Космос — это опасное место для слабого и хрупкого человека. Тот, кто отваживается полететь на околоземную орбиту, вынужден преодолевать серьезные опасности для своего здоровья, связанные с экстремальными температурами, теснотой космического корабля, длительной изоляцией и изнурительными физиологическими последствиями от жизни в условиях невесомости. Но тем астронавтам, которые надеются совершить полет на астероид или на Марс, будет еще труднее.
Одна из главных опасностей полета в открытый космос — это длительное облучение неумолимой космической радиацией, которая может повредить ДНК и повышает шансы на возникновение у космического путешественника такого заболевания как рак. Но опыты на мышах указывают на то, что первые люди, которые попытаются совершить полет на Марс, столкнутся с более неотложной проблемой, какой является повреждение головного мозга. Бомбардирующие мозг космические лучи могут вызвать нарушения памяти и познавательных способностей, что проявится в течение нескольких месяцев.
Космическое излучение в галактике состоит из частиц высокой энергии, образовавшихся в результате взрывов сверхновых звезд. Эти частицы на огромной скорости проносятся через нашу Солнечную систему. НАСА провела множество исследований, пытаясь изучить кратковременные и долговременные последствия космического облучения для различных органов человеческого тела, и выяснила, что такие лучи могут со временем оказать катастрофическое воздействие на биологические ткани.
Более ранние исследования говорят о том, что радиоактивное облучение может также вызвать нарушение познавательных способностей, в том числе, преждевременное возникновение слабоумия в виде болезни Альцгеймера. Профессор радиационной онкологии Чарльз Лимоли (Charles Limoli), работающий на медицинском факультете Калифорнийского университета в Ирвайне, вместе с коллегами продемонстрировал, что даже относительно небольшая доза космического облучения способна вызвать вполне конкретную череду нервных расстройств, которые могут проявиться за два-три года полета на Марс и обратно.
«На мой взгляд, это первое исследование, благодаря которому удалось расставить множество точек над „i“ и понять механизм того, что вызывает когнитивную дисфункцию», — говорит профессор Лимоли, чей коллектив сегодня сообщит о результатах исследований в журнале Science Advances.
Чтобы изучить поражающие мозг последствия радиации, ученые провели эксперименты над несколькими группами мышей шестимесячного возраста. Это приблизительно средний возраст астронавта, если считать его мышиными годами. Ученые облучали мышей малыми и большими дозами радиации, используя частицы высокой энергии типа тех, что содержатся в космических лучах. Эти частицы выбивают в живой ткани электроны и затем вызывают реакции свободных радикалов, что приводит к изменениям в клетках и тканях тела. Реакции свободных радикалов происходят за миллисекунды, однако спровоцированные ими клеточные изменения формируются на протяжении нескольких месяцев и даже лет. Поэтому ученые ждали шесть недель, прежде чем приступить к исследованию облученных мышей, чтобы изменения на уровне клеток уже произошли.
Результаты показали, что у облученных мышей возникают значительные затруднения с изучением новых предметов, помещенных в среду их обитания. Для такого изучения необходима здоровая система познания и память. «Облученные животные утратили любознательность. Они потеряли склонность к обследованию нового», — говорит Лимоли.
Его команда обнаружила вызванные радиацией структурные изменения в префронтальной коре головного мозга. Это та его часть, которая отвечает за процессы высшего порядка, включающиеся при выполнении задач, связанных с запоминанием. В пораженных областях нервных клеток снизился уровень сложности, а в их структурах, носящих название дендриты (они выполняют функцию антенн, принимающих входящие сигналы от клеток, и поэтому исключительно важны для эффективного обмена информацией внутри мозга) произошло уменьшение плотности. Команда исследователей также обнаружила изменения в белке PSD-95, который чрезвычайно важен для нейротрансмиссии и связан с познанием и памятью.
Клеточные изменения в дендритах были напрямую связаны с познавательными способностями. Те мыши, у которых произошли наибольшие структурные изменения, показали самые худшие результаты. Хотя такая неполноценность проявилась лишь через определенное время, она по всей видимости является постоянной.
Лимоли отмечает, что хотя эксперименты проводились на мышах, обнаруженные в ходе исследования нарушения очень похожи на дефекты головного мозга человека, страдающего от таких нейродегенеративных заболеваний как слабоумие. «Поскольку изменения такого типа также проявляются в самых разных нейродегенеративных заболеваниях и происходят в процессе старения, это создает вполне логичную фоновую картину того, что облучение делает с мозгом грызунов и человека», — говорит Лимоли.
Наверное, мы не замечаем такого вида дефекты у нынешних астронавтов по той причине, что люди, работающие на Международной космической станции, «защищены земной магнитосферой, отражающей все, что имеет заряд», считает Лимоли. И хотя астронавты, побывавшие на Луне, не были защищены магнитным полем Земли, полет у них был довольно коротким, и полученная ими доза облучения была во много раз меньше той, которой могут подвергнуться путешественники на Марс.
Результаты этого эксперимента поражают, однако другие специалисты подчеркивают, что им по-прежнему не хватает данных для того, чтобы сделать окончательные выводы о воздействии радиации на людей. «Значительная часть имеющейся у нас информации взята из исследований катастрофических событий времен Второй мировой войны, — говорит доцент физики космической плазмы из Нью-Гэмпширского университета Натан Швадрон (Nathan Schwadron). — У нас просто недостаточно знаний о том, что происходит с биологическими системами, когда они длительное время получают высокие дозы радиации. Я думаю, что здесь может быть определенный риск, но мы пока еще не понимаем это в полной мере».
Так что же делать- НАСА в настоящее время разрабатывает более совершенные защитные технологии, которые позволят лучше защитить астронавтов во время длительных полетов в глубокий космос. Инженеры могут также изменить защитные характеристики некоторых частей космического корабля, таких как отсеки для сна, либо оснастить людей специальными шлемами для выхода в открытый космос, говорит Лимоли.
Швадрон, который в своей научной работе главное внимание уделяет разработке современных защитных средств, говорит о том, что энергия галактического космического излучения огромна, а поэтому частицы этой высокой энергии могут взаимодействовать с защитными материалами таким образом, что это вызовет немалые проблемы. «Произойдет следующее: излучение высокой энергии будет ударять в защиту, порождая волну вторичных частиц. Наверное, главный пример здесь это нейтроны», — отмечает он. Эти частицы высокой энергии смогут затем взаимодействовать с человеческим организмом, вызывая реакции свободных радикалов, а впоследствии и повреждение тканей.
В будущем Лимоли с коллегами планирует провести ряд новых экспериментов, точнее смоделировав облучение человека галактическими космическими лучами, чтобы изучить основополагающие альтернативные механизмы и типы клеток, которые способствуют развитию нарушений познавательной способности. Он также изучает фармакологическое вмешательство, способное защитить ткани головного мозга от такого облучения.
«У нас есть некоторые многообещающие соединения, которые наверняка смогут существенно помочь, — говорит Лимоли. — Нам необходимо понять их действие, чтобы не попасть впросак».
---------
Комментарии читателей
Boogie Ondown
Как же быть со всеми этими сенсационными заголовками о «супер-Землях» и о планетах, которые станут для нас новым домом- Я ненавижу это слово «супер-Земля», потому что оно полностью вводит в заблуждение. Будет очень мало похожих на Землю планет с необходимой нам силой притяжения, атмосферой, радиацией, магнитосферой, погодой и сочетанием химических элементов, подходящих для нашего организма. Нам придется либо перестраивать эти новые Земли под себя, либо трансформировать наши собственные организмы, подгоняя их под условия, существующие там. Но в целом я сомневаюсь, что эти исследования о воздействии на головной мозг кого-то удержат.
Мы должны уже строить базы на Марсе и на Луне... строить все с опережением графика при помощи роботов, отправляя туда оборудование, чтобы не лететь вместе с ним, когда в путь отправятся экипажи астронавтов. Но нет ни планов, ни денег, ни устремлений. А это значит, что Марс достанется Китаю.
craigbhill
Жду не дождусь, когда наши расчудесные государственные руководители вместе со своими корешами из корпораций побегут с Земли, загадив ее до такой степени, что она станет непригодной для обитания. Во время длительного полета на Марс их мозги подвергнутся мощному облучению, а кости в невесомости превратятся в кашу. Вот тогда они начнут звонить домой и сообщать, что спешно возвращаются, пока не забыли собственные имена, и пока у них есть силы, чтобы кормить себя. Но ответное послание будет таким: извините, вы со своим полетом промотали все наши богатства, и у нас нет денег на ваше возвращение. Спокойной и долгой вам ночи.
Martha Bartha
Кто хочет лететь на Марс, у того уже повреждение головного мозга!
